چکیده

یکی از مشکلات تجهیزات نرم کنی و به خصوص مدارهای نرم کنی نوع خودشکن، ایجاد ذرات با ابعاد بحرانی

ﻭ تجمع این ذرات در تجهیزات مذکور است. یکی از راه های مقابله با این مشـکل، خـارج سـازی و خـردایش جداگانه ذرات با ابعاد بحرانی است. در این مقاله ضمن معرفی این ذرات، فرآیند خارج سازی و امکان سـنجی خردایش مجدد آنها در مدار نرم کنی نیمه خودشکن سنگ آهن گل گهر مورد بررسـی قـرار گرفـت. در ایـن میان نحوه اجرای آزمایش های خارج سازی باردرگردش از مدار فرآوری مـذکور و نتـایج حاصـله بیـان شـده است. سپس خصوصیات فیزیکی و خردایشی بار در گردش مورد بررسی قرار گرفته، گزینه آسیای غلطکـی بـا فشار بالا (لنبد) معرفی شده و نتایج آزمایش خردایش بار در گردش، در مقیاس نیمه صنعتی توسـط ایـن ابزار خردایشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در ادامه با اطلاعات بدست آمده از این آزمایش، طراحی

ﻭ بزرگ مقیاس کردن لنبد برای نرم کنی نهایی بار در گردش آسیای نیمـه خودشـکن بـه انجـام رسـیده است.

واﮊه های کلیدی : لنبد، آسیای نیمه خودشکن، ابعاد بحرانی، گل گهر

مقدمه

∗ سیرجان- کیلومتر ٦٠ جاده سیرجان – شیراز- مجتمع سنگ آهن گل گهر- مدیریت امور فرآوری

١

نرم کنی خودشکن با حرکت مواد بر روی خودشان شناخته شده و هنگامی رخ می دهد که قطعاتی از کانه با اندازه های مختلف در یک آسیای گردان بر روی یکدیگر گردش کنند. لازمه این نوع نرم کنی این است که قطعات بزرگتر خوراک به اندازه ی کافی بزرگ و متعدد باشند تا قبل از اینکه خودشان در آسیا و در اثر ضربه خرد شوند، بتوانند قطعات کوچکتر را خرد و نرم کنندب١م. در نرم کنی نوع خودشکن و نیمه خودشکن، این قطعات بزرگ از ماده معدنی نقش واسطه خردایش را ایفا می کنند. ذرات با ابعاد بحرانی از لحاظ ابعادی کوچکتر از آن هستند که بتوانند نقش واسطه خردایش را به طرز موثری بازی کنند و از طرف دیگر هنوز آنقدر بزرگ هستند که قطعات بزرگتر توانایی خردکردن آنها را ندارندب١م. گزارش های متعددی حاکی از مشکلات عملیاتی و ایجاد دامنه وسیعی از نوسانات در نرخ خوراک دهی آسیاهای خودشکن، بدلیل تولید ابعاد بحرانی استب٢م. مواد با ابعاد بحرانی عموماﹰ اندازه ای بین ٧٥/٠ تا٢ اینچ را دارا هستندب١م. برای دو ذره با اندازه های یکسان، ذره ای که دانسیته بالاتری داشته و یا اینکه از ارتفاع بیشتری سقوط کند با نیروی به مراتب بیشتری به ذرات دیگر برخورد می کند. بنابراین امکان دارد ذراتی با ابعاد کوچکتر نیز دارای توانایی لازم برای ایفای نقش واسطه خردایش باشند. بدین ترتیب و با توجه به تعریف ابعاد بحرانی (عدم توانایی ذرات با ابعاد بحرانی در ایفای نقش واسطه خردایش)، هرچه قطر آسیا بیشتر یا دانسیته کانه بالاتر باشد، دامنه ابعاد بحرانی به کمتر از اندازه ذکر شده تنزل پیدا می کند. از طرف دیگر، هرچه سختی (مقاومت در برابر خردایش) کانه بیشتر باشد، به اعمال نیروی بیشتری جهت خردایش نیاز دارد. از اینرو قطعات بزرگتری از کانه می توانند نقش واسطه خردایش را بر عهده گیرند و لذا اندازه ذرات با ابعاد بحرانی افزایش می یابد.

نتیجه آنکه دامنه ابعادی عنوان شده برای ابعاد بحرانی مطلق و ثابت نبوده و با تغییراتی در ابعاد هندسی آسیا و ویژگی های کانه مانند سختی و دانسیته، این دامنه ابعادی تغییر می کند.
مدار نرم کنی اولیه کارخانه فرآوری مجتمع سنگ آهن گل گهر، از سه خط نرم کنی و طبقه بندی مشابه تشکیل شده است که به صورت موازی عملیات نرم کنی و طبقه بندی را انجام می دهند. هر کدام از این سه خط شامل یک آسیای نیمه خودشکن، یک کلاسیفایر هوایی، چهار سیکلون هوایی و یک سرند دو طبقه است. لازم بذکر است که بدلیل پاره ای از مشکلات عملیاتی ناشی از اضافه نمودن گلوله به آسیاهای نیمه خودشکن از اضافه نمودن گلوله به آسیا خودداری شده و این آسیا به صورت خودشکن عملیات نرم کنی را انجام می دهد. از جمله این مشکلات عملیاتی می توان به شکست و آسیب زودهنگام آسترهای داخلی آسیا، مصرف بیش از حد گلوله، تغییر شکل آسترهای داخلی آسیا در اثر اصابت مستقیم گلوله، در نتیجه افزایش زمان لازم برای تعویض این آسترها و در نتیجه از دست رفتن زمان مفید کار آسیا و نهایتا کاهش تولید و افزایش هزینه های عملیاتی اشاره کرد. خوراک ورودی به آسیا پس از نرم شدن، توسط یک سیستم مکش و دمش هوا از آسیا خارج و سپس وارد کلاسیفایر هوایی می شود. در این کلاسیفایر مواد به دوقسمت دانه درشت (ته ریز کلاسیفایر) و دانه ریز (سرریز کلاسیفایر) تقسیم می شود. سر ریز کلاسیفایر جهت طبقه

٢

بندی مجدد وارد سیکلون های هوایی و قسمت دانه ریز سیکلون های هوایی جهت غبارگیری وارد غبار گیر های الکتروستاتیک(بحغ) می شود. ته ریز کلاسیفایر نیز برای طبقه بندی بر روی یک سرند دوطبقه با دهانه های ٢٠ و ٣ میلیمتر ریخته می شود. مواد روی سرند ٢٠ میلیمتر به دلیل کیفیت نامناسب و مقدار کم از مدار خارج می شوند. ذرات بین سرندهای ٢٠ و ٣ میلیمتر به صورت بار در گردش و برای نرم خردایش مجدد وارد آسیای نیمه خود شکن می شود. ذرات زیر سرند ٣ میلیمتر پس از اضافه شدن ته ریز سیکلون ها، به عنوان محصول مدار نرم کنی، واردجداکننده های مغناطیسی خشک می شود.

اندازه ٢٠ تا ٣ میلی متری بار درگردش آسیا نیمه خودشکن، گردشدگی کامل این بار درگردش، عدم استفاده از گلوله برای خردایش ذرات با ابعاد بحرانی و نیز عدم دستیابی به ظرفیت اسمی آسیاهای نیمه خود شکن کارخانه فرآوری مجتمع سنگ آهن گل گهر، دلایل قاطعی برای تقویت این فرضیه است که ابعاد بار درگردش آسیا همان دامنه ابعاد بحرانی مواد باشند و یا اینکه دست کم همپوشانی گسترده و موثری با این دامنه ابعادی داشته باشند. برای بررسی این موضوع، انجام و تجزیه و تحلیل اثرات حذف بار درگردش از مدار، بر فرآیند نرم کنی، اولین و مناسب ترین پیشنهاد بود. بدین منظور چهار مرحله آزمایش حذف بار در گردش

(به مدت ٢٩ شیفت کاری)، طراحی و در مقیاس صنعتی، بر روی خطوط مختلف به مرحله اجرا در آمد. با توجه به آزمایش های صورت گرفته و نتایج حاصل از آنها، با حذف بار در گردش به طور میانگین معادل ٣٩%
به ظرفیت یک آسیای خشک اضافه می گردد. با خارج سازی بار در گردش از سه خط، بدون اینکه تجهیزات خردایش اضافه گردد، حدود ١١٧% که معادل ظرفیت بیش از یک خط است به ظرفیت مدار خردایش اضافه می شود. همچنین از این آزمایش ها این نتیجه حاصل شد که با حذف بار در گردش از مدار، بیش از ٢٤% به محصول هر آسیا اضافه شده است که با خارج سازی بار در گردش ازهر سه خط حدود٧٢% به محصول مدار آسیای خشک (مواد زیر ٣ میلیمتر) افزوده می شودب٣م .

از آنجاکه انرﮊی و هزینه فراوانی صرف شده است تا سنگ آهن از ابعاد اولیه آن، به ابعاد این بار در گردش برسد و با توجه به ارزش افزوده ای که از فرآوری و تهیه کنسانتره از این ذرات، قابل دستیابی است و نیز مقدار آهن موجود در این بار، بررسی قابلیت نرم کنی مجدد بار در گردش و استفاده از آن در تهیه کنسانتره ضروری به نظر می رسد.

به دلیل ابعاد مناسب بار در گردش خارج شده و تجربیات متعدد استفاده از آسیای غلطکی با فشار بالا(لنبد) در خردایش ابعاد بحرانی تولید شده در آسیاهای خود شکن در کارخانجات فرآوری سنگ آهن در سراسر دنیا، امکان سنجی استفاده از این ابزار نوین نرم کنی مد نظر قرار گرفت.

٣